PPARs与TLR－NF－κB信号通路*

耿彦婷， 张军平， 徐士欣， 吕仕超

(天津中医药大学1研究生院，2第一附属医院，天津300193)

过氧化物酶体增殖物激活受体(peroxisome proliferator-activated receptors，PPARs)属于核受体超家族，它们通过调控靶基因转录参与体内多种生理病理过程。近年来，随着药理学及临床医学对PPARs的深入研究，其潜在的抗炎效应引起了人们的广泛关注。据报道，激活PPARs是他汀类药物产生抑炎效应的实现途径之一。他汀类能够激活PPARγ并抑制LPS诱导的巨噬细胞的细胞因子表达［1］。Sugamura等［2］的研究结论也支持该项发现，其数据显示他汀类通过激活PPARγ稳定动脉粥样硬化斑块，并且联合应用辛伐他汀与PPARγ激动剂，在抑制动脉粥样硬化斑块的治疗中显示出积极疗效。这一发现为PPARs干预多种慢性非细菌性致炎疾病如动脉粥样硬化、糖尿病等，提供了有力证据。而Toll样受体(Toll-like receptor，TLR)-核因子κB(nuclear factor，NF-κB)信号通路是人体炎症与免疫应答的主要组成部分。本文就PPARs与TLR-NF-κB信号通路在准炎症反应状态下及病理性炎症反应状态下的相互作用作一综述。

炎症反应是机体清除及隔离干扰源以使机体适应异常环境，并最终使组织恢复正常功能及内环境稳态的过程，既包含生理性和病理性两方面，还包括介于生理与病理之间的亚临床性准炎症反应(parainflammation)。“生理性炎症反应”的来源是基于病理性炎症反应而提出的，它通过高度调控的免疫应答和低水平的炎症反应使组织能够在一定程度上耐受内源性及外源性损伤并保持结构及功能的完整性，是机体维持内环境稳态的途径之一，是可控的和对机体有益的。若损伤持续并加重，出现组织应力和功能失调时，会诱导准炎症反应的发生。Para-inflammation的诱导物为内源性组织功能不良及代谢异常产生的过氧化脂蛋白、糖基化终末产物等，主要由组织定居巨噬细胞及募集至损伤局部的巨噬细胞、少量白细胞及血浆蛋白介导，诱导物触发巨噬细胞为主的吞噬作用介导的致炎复合物的激活，并进一步触发炎性瀑布。与此同时，机体抑炎机制也会激活，使机体对para-inflammation产生适应性，并将机体内环境调节至新一水平，并在这一水平保持稳定平衡状态。而若组织功能不良持续存在，超过了para-inflammation中抑炎机制的可调控范围，则炎症反应状态切换至病理性炎症反应模式，导致慢性非细菌性炎性疾病如动脉粥样硬化、肥胖症、2型糖尿病及哮喘等［3-5］。PPARs与TLR-NF-κB信号通路在组织para-inflammation状态下的炎症反应稳态中存在交互作用，但随着病理因素不断递增，其作用模式亦会随之切换至病理性炎症反应状态。以下就分别基于此两种机体炎症反应微环境下PPARs与TLR-NF-κB信号通路之间的相互作用作以下综述。

1 基于para－inflammation的PPARs与TLRNF－κB信号通路间的相互作用

TLRs敲除的巨噬细胞低密度基因组剖析表明，PPARs抑制基础水平的炎症反应，并且PPARs失表达可诱发促炎状态［6］。研究表明巨噬细胞PPARγ表达缺失会造成促炎基因表达增加，进而导致相应实验模型对溃疡性结肠炎及动脉粥样硬化等疾病的易感性增加［7］。

1.1 PPARγ与TLRs的交互作用 有研究显示，在巨噬细胞中，PPARγ激动剂抑制TLRs靶基因的表达［8］。且已证实，PPARγ配体激动剂15d-PGJ2可抑制HT-29细胞表达TLR4 mRNA及蛋白［9］。其作用机制可能为:在巨噬细胞内，多数炎症反应的靶基因在核受体辅助抑制因子(nuclear receptor corepressor，NCoR)/类维生素A及甲状腺激素受体沉默介导子(silencing mediator of retinoid acid and thyroid hormone receptor，SMRT)复合物的作用下维持在“压抑静息状态”，此两者的解离是触发模式识别受体如TLRs启动转录激活的扳机［10］。研究显示，配体激活的PPARγ通过小泛素相关修饰蛋白1(small ubiquitin-related modifier protein 1，SUMO1)介导的活化STAT蛋白抑制因子1(protein inhibitor of activated STAT 1，PIAS1)依赖性SUMO化修饰引发构象改变，SUMO化修饰后的 PPARγ与模式识别受体(如TLRs)诱导的基因启动区的NCoR复合物结合，进而抑制了信号依赖的NCoR转离。使得NCoR复合物继续发挥抑制作用，从而减弱TLRs介导的致炎信号的转录激活，抑制炎症反应与免疫应答［11］。

TLR4是人类最早发现的TLR相关蛋白，与多种非细菌性慢性疾病有关，亦是内毒素/脂多糖应答的主要受体。TLR4可识别来源于糖尿病脂肪组织及动脉粥样硬化斑块中的坏死细胞释放的尿酸、高迁移率族蛋白B1和热休克蛋白。此外，代谢功能异常的组织产生的游离脂肪酸和氧化低密度脂蛋白等亦是其内源性配体［12-14］。TLR4与配体特异性结合形成同源或异源二聚体，TLRs的TIR(Toll/IL-1 receptor)区域接受信号转导后，与不同的接头蛋白连接，从而激活多种信号通路。目前已发现4种正向调节接头蛋白:髓样分化因子88(myeloid differentiation factor 88，MyD88)、类MyD88接头蛋白(MyD88 -adaptor-like protein，MAL)/包含TIR结构域的接头蛋白(TIR domain-containing adaptor protein，TIRAP)、诱导IFN-β的包含TIR结构域的接头蛋白(TIR domain-containing adaptor protein inducing IFN-β，TRIF)/包含TIR结构域的接头分子1(TIR domain-containing molecule 1，TICAM1)及TRIF相关接头分子(TRIF-related adaptor molecule，TRAM)/包含TIR结构域的接头分子2(TIR domain-containing molecule 2，TICAM2)。还有1种负向调节接头蛋白SARM蛋白(sterile α and armadillo motif-containing protein)，它能阻断接头蛋白TRIF依赖的信号转导［15-16］。TLR4在接头蛋白TRAM(或TICAM2)的参与下与TRIF结合，进而促进TRIF依赖的NF-κB激活，而SARM能够抑制该激活过程。SARM被认为可通过直接结合TRIF或抑制其与下游主要蛋白的结合来负向调节TRIF依赖的信号转导，而非MyD88［17］。

转录因子NF-κB的激活即是TLR4复合物TLR4-MD-2-CD14介导的［18］，主要通过以下两个途径:(1)TLRs信号转导的 MyD88依赖机制: MyD88依赖途径主要由两种接头蛋白参与，MyD88和TIRAP/MAL，它们通过结合IL-1受体相关激酶(IL-1 receptor-associated kinase，IRAK)启动TRAK6/IKK复合物的活化，从而导致NF-κB的早期迅速激活［19-20］。(2)TLRs信号转导的MyD88非依赖机制:MyD88非依赖途径是由 TRIF/TIR、TICAM1与TRAM/TICAM2诱导的晚期NF-κB激活［20-21］。而有研究表明PPARs可通过MyD88非依赖通路参与NF-κB与TLRs信号转导，然而其作用机制是否与接头蛋白SARM有关尚属未知。

1.2 PPARs与NF-κB的相互作用 PPARs可通过直接抑制NF-κB介导的para-inflammation，或调控糖、脂代谢间接抑制致炎信号的产生与转导。PPARs对NF-κB的抑制作用可通过以下多种机制介导。

1.2.1 基于转录激活模式的相互作用 PPARs参与转录激活的方式主要为配体依赖的转录激活。当特异性配体与PPARs配体结合区结合后，使其发生构象改变，与辅助抑制因子(corepressor)解离，然后与类视黄醇X受体(retinoid X receptor，RXR)结合形成异源二聚体，而后与靶基因启动子和/或增强子区域上游的过氧化物酶体增殖物反应元件(peroxisome proliferator response element，PPRE)结合，进而募集辅助激活因子(coactivator)，在转录水平上调控靶基因表达［22-23］。在静止细胞内，NF-κB通过其Rel同源区(Rel homology domain，RHD)与其抑制蛋白IκB (inhibitor of NF-κB)的锚蛋白重复序列区(ankyrin repeat domain，ARD)结合，而以无活性的形式存在于胞浆中。细胞受到外界刺激时，IκB上游的IκB激酶(IκB kinase，IKK)被激活，使得IκB发生磷酸化并降解，NF-κB被释放出来进入细胞核发挥转录激活活性［24］。Eun等［25］研究显示，PPARγ配体激动剂15d-PGJ2刺激HT-29细胞后，使LPS诱导的IκBα降解延迟，表明在肠癌细胞内，PPARγ可以通过配体依赖的转录激活模式抑制IκB降解及激活IκB激酶，从而下调NF-κB活性。

1.2.2 与NF-κB亚基的直接作用 据报道，NF-κB与PPARγ在信号转导水平存在交互作用。例如，在脂肪组织中，NF-κB p65(RelA)与PPARγ结合，抑制 PPARγ/RXRa与靶基因的结合。相反地，PPARγ与NF-κB p65(RelA)结合导致NF-κB出核转运，进而抑制了NF-κB介导的炎症基因表达［26］。

1.2.3 基于辅助激活因子与辅助抑制因子的相互作用 PPARs可通过与辅助抑制因子结合并维持其稳定性参与基因的反向调节。SUMO化修饰的PPARγ与NF-κB靶基因启动子结合，并通过进一步结合辅助抑制因子，抑制NF-κB靶基因表达［10］。与此同时，它还可释放辅助抑制因子，使其与NF-κB结合，最终抑制NF-κB靶基因表达。

PPARs与转录因子如活化蛋白 -1(activator protein-1，AP-1)、NF-κB及信号转导蛋白竞争辅助激活因子，从而抑制NF-κB及AP-1活化，进而减少其靶基因的表达［27］，抑制转录因子介导的炎症瀑布。

总之，para-inflammation状态下，机体炎症反应在致炎与抗炎信号的代谢控制下保持相对的稳态，而TLRs、NF-κB与PPARs之间相对的浓度与活性，在致炎信号的相对稳态中发挥重要作用。

2 PPARs与TLR－NF－κB信号通路在病理性炎症反应状态下的相互作用

若损伤及para-inflammation持续存在，并发展为慢性疾病，如炎症性肠病或冠状动脉粥样硬化性心脏病等，TLR-NF-κB信号通路的大量激活破坏了其与PPARs之间的平衡状态，抑制PPARs的表达，中和了PPARs的潜在抗炎效应，导致致炎反应增强。在巨噬细胞介导的炎症性疾病中，如溃疡性结肠炎、动脉粥样硬化、肺结节病等，PPARγ转录活性的下调是NF-κB促发炎症反应的重要组成部分。

Necela等［21］的研究显示，LPS干预的巨噬细胞中，PPARs的表达受到抑制。而对于敲除巨噬细胞TLR4的小鼠，LPS对PPARs的表达却没有影响，然而重新表达功能性TLR4后，LPS又会恢复对PPARs表达的抑制作用，说明LPS对于PPARs表达的抑制作用是通过激活TLRs实现的。LPS激活TLRs后，PPARγ表达减少，导致基础水平的促炎因子急剧增加，包括趋化因子、白细胞介素、细胞间黏附分子及其它致炎因子。以上研究表明内源性PPARγ的抗炎作用在维持基础水平或para-inflammation中起到重要作用，但还不足以抑制LPS诱导的炎症反应，而产生这一现象的原因要归咎于TLRs信号通路的激活对PPARs表达的影响。而与之相对的，另一研究表明LPS刺激诱导的TLR4激活可增加PPARγ表达。

Necela等［21］的研究还显示，应用MAPK/ERK激酶1/2(MAPK/ERK kinase 1/2，MEK1/2)、p38丝裂原活化蛋白激酶、c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase，JNK)以及AP-1抑制剂靶向抑制TLR4通路，未显示出LPS作用下 PPARs的下调作用。然而，靶向抑制NF-κB必须调节蛋白(NF-κB essential modulator，NEMO)、IκB和NF-κB却可阻断LPS诱导的巨噬细胞中PPARs的下调，表明TLR4激活能够通过NF-κB依赖机制抑制PPARγ mRNA合成。研究表明，PPARγ与NF-κB的交互作用并非通过两者蛋白-蛋白间相互作用，而是通过NF-κB介导的影响PPARγ mRNA合成的作用产生。这种NF-κB依赖的PPARγ表达缺失是在激活巨噬细胞TLR4后产生的，TLRs活化破坏了NF-κB与PPARγ的促炎与抗炎作用之间的平衡，造成促炎信号表达增强，从而影响巨噬细胞功能。

祖克尔糖尿病高脂血症(Zucker diabetic fatty， ZDF)大鼠及PPARβ/δ缺乏小鼠的白色脂肪组织中，可检测到NF-κB活性及ERK1/2磷酸化水平升高。而在体研究显示，ZDF大鼠与瘦型小鼠对比，其白色脂肪组织中PPARβ/δ表达减少，PPARβ/δ的 DNA结合活性减弱，同时致炎分子白细胞介素6(interleukin 6，IL-6)表达增加、NF-κB的DNA结合活性增强。再者，PPARβ/δ缺乏小鼠与野生型小鼠相比，IL -6表达与NF-κB的 DNA结合活性均增加［28］。此外，以PPARγ作为致炎疾病的治疗靶点，在发病后给予治疗剂量的PPARγ合成配体噻唑烷二酮类药物，却未显示出期望疗效，这就是由于PPARγ下调导致的。

3 结语

综上所述，PPARs与TLR-NF-κB信号通路的调节反馈环路是在准炎症反应中实现的。在未被激活的巨噬细胞中，PPARs可抑制NF-κB信号通路介导的炎症信号转导;然而，在病理性炎症反应中，TLR4的活化致使NF-κB下调PPARs表达，进而削弱了PPARs的潜在抗炎效应。但针对PPARs与TLR-NF-κB信号通路内在机制的现有研究结论仍存在许多盲点及相互矛盾之处，故应进一步探讨研究方法并促使完善、科学、严谨、可复制的研究平台的研发及推广，以使未来PPARs与TLR-NF-κB信号通路的内在机制相关研究更趋明朗。

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